电力电子高级工培训课程.ppt

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1、电力电子高级工培训课程,电力电子技术Power Electronics,高级维修电工培训,电力电子高级工培训课程,电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。,1904,1930,1947,1957,1970,1980,1990,2000,t(年),电力电子技术的发展史,电力电子高级工培训课程,一般工业：交直流电机、电化学工业、冶金工业交通运输：电气化铁道、电动汽车、航空、航海电力系统：高压直流输电、柔性交流输电、无功补偿电子装置电源：为信息电子装置提供动力家用电器：“节能灯”、变频空调其他：UPS、航天飞行器、新能源、发电装置,电力电子技术的应用,电力电子高级工培训课程,轧钢机,数控

2、机床,冶金工业,电解铝,1）一般工业,电力电子技术的应用,电力电子高级工培训课程,2）交通运输,电力电子技术的应用,电力电子高级工培训课程,3）电力系统,SVC,高压直流装置HVDC,柔性交流输电FACTS,电力电子技术的应用,电力电子高级工培训课程,4）电子装置用电源,程控交换机,电子装置,微型计算机,3电力电子技术的应用,电力电子高级工培训课程,5）家用电器,电力电子技术的应用,电力电子高级工培训课程,6）其他,大型计算机的UPS,航天技术,新型能源,电力电子技术的应用,电力电子高级工培训课程,1.电力电子技术的内容电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研

3、究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。,电力电子高级工培训课程,电有直流(DC)和交流(AC)两大类。前者有电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还有频率和相位的差别。实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变换。,电力电子高级工培训课程,变换器共有

4、四种类型：交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。这是与整流相反的变换，也称为逆变。当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源逆变。交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。其中：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。,电力电子高级工培训课程,2.电力电子技术的发展在有电力电子器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静

5、止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。,电力电子高级工培训课程,1957年第一只晶闸管也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。70年代以后，出现了通和断或开和关都能控制的全控型电力电子器件(亦称自关断型器件)，如：门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率晶体管(BJT/GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。,电力电子高级工培训课程,控制电路经历了由分立元件到集成电路的发展阶段。现在已有专为各种控制功能设计的专用集成电路，使变换器的控制电路大为简化。微处理器和微型

6、计算机的引入，特别是它们的位数成倍增加，运算速度不断提高，功能不断完善，使控制技术发生了根本的变化，使控制不仅依赖硬件电路，而且可利用软件编程，既方便又灵活。,电力电子高级工培训课程,各种新颖、复杂的控制策略和方案得到实现，并具有自诊断功能，并具有智能化的功能。将新的控制理论和方法应用在变换器中。综上所述可以看出，微电子技术、电力电子器件和控制理论则是现代电力电子技术的发展动力。,电力电子高级工培训课程,3.电力电子技术的重要作用(1)优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸

7、、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%，我国已将许多装置列入节能的推广应用项目。,电力电子高级工培训课程,(2)改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。据发达国家预测，今后将有95%的电能要经电力电子技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有95%与电力电子产业有关，特别是，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。,电力电子高级工培训课程

8、,(3)电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。实现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达到高速化，并能适应任何基准信号，实现无噪音且具有全新的功能和用途。,电力电子高级工培训课程,(4)电力电子智能化的进展，在一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展有可能引起电子技术的重大改革。有人甚至提出，电子学的下一项革命将发生在以工业设备和电网为对象的电子技术应用领域，电力电子技术将把人们带到第二次电子革命的边缘。,电力电子高级工培训课程,不可控器件(Power Diode)不能用控制信号来控制其通断,因

9、此也就不需要驱动电路。半控型器件（Thyristor）通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。全控型器件（IGBT,MOSFET)通过控制信号既可控制其导通又可控制其关 断，又称自关断器件。,一、电力电子器件的分类,按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：,电力电子高级工培训课程,电流驱动型 通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者 关断的控制。电压驱动型 仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。,一、电力电子器件的分类,按照驱动电路信号的性质，分为两类：,电力电子高级工培训课程,Power Diode结构和原理简单，工作可靠，自20世纪50年代初期就获得

10、应用。快恢复二极管和肖特基二极管，分别在中、高频整流和逆变，以及低压高频整流的场合，具有不可替代的地位。,1 不可控器件电力二极管引言,整流二极管及模块,电力电子高级工培训课程,基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样。由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。,图1-2 电力二极管的外形、结构和电气图形符号 a)外形 b)结构 c)电气图形符号,PN结与电力二极管的工作原理,电力电子高级工培训课程,2 半控器件晶闸管引言,1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。1958年商业化。开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。20世

11、纪80年代以来，开始被全控型器件取代。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。,晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled RectifierSCR）,电力电子高级工培训课程,图1-6 晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形 b)结构 c)电气图形符号,1.3.1 晶闸管的结构与工作原理,外形有螺栓型和平板型等多种封装。有三个联接端,管脚需查公司手册。螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。,电力电子高级工培训课程,晶闸管的结构与工作原理,常用晶闸管的结构,

12、螺栓型晶闸管,晶闸管模块,平板型晶闸管外形及结构,电力电子高级工培训课程,晶闸管的结构与工作原理,阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压上升率du/dt过高结温较高光触发光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中，称为光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）。只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。,其他几种可能导通的情况：,电力电子高级工培训课程,晶闸管的基本特性,承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。承受正向电压，且在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用,不管有无触发电

13、流,晶闸管都保持导通状态。要使晶闸管关断，只要减小外电路电压或外加反向电压或增加外电路电阻,使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。(维持电流iH以下),晶闸管正常工作时的特性总结如下：,电力电子高级工培训课程,晶闸管的基本特性,（1）正向特性IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态。正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。晶闸管本身的压降很小，在1V左右。,1）静态特性,图1-8 晶闸管的伏安特性IG2IG1IG,电力电子高级工培训课程,晶闸管的基本特性,反向特性类似二极管的反向特性。反向阻断状态时

14、，只有极小的反相漏电流流过。当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。,图1-8 晶闸管的伏安特性IG2IG1IG,（2）反向特性,电力电子高级工培训课程,晶闸管的主要参数,断态重复峰值电压UDRM 在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。反向重复峰值电压URRM 在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。通态（峰值）电压UT 晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。,通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压23倍。,使用注意：,1）电压定额,

15、电力电子高级工培训课程,晶闸管的主要参数,通态平均电流 IT(AV）在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。维持电流 IH 使晶闸管维持导通所必需的最小电流。擎住电流 IL 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的24倍。浪涌电流ITSM指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。,2）电流定额,电力电子高级工培训课程,晶闸管的主要参数,除开通时间tgt和关断时间tq外，还有：断态

16、电压临界上升率du/dt 指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通 态转换的外加电压最大上升率。电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通。通态电流临界上升率di/dt 指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。,3）动态参数,电力电子高级工培训课程,晶闸管的派生器件,有快速晶闸管和高频晶闸管。开关时间以及du/dt和di/dt耐量都有明显改善。普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10s左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发

17、热效应。,1）快速晶闸管（Fast Switching Thyristor FST),电力电子高级工培训课程,晶闸管的派生器件,2）双向晶闸管（Triode AC SwitchTRIAC或Bidirectional triode thyristor）,图1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号 b)伏安特性,可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。有两个主电极T1和T2，一个门极G。在第和第III象限有对称的伏安特性。不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。,电力电子高级工培训课程,晶闸管的派生器件,逆导晶闸管（Reverse Conducting ThyristorRC

18、T）,图1-11 逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号 b)伏安特性,将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点。,电力电子高级工培训课程,晶闸管的派生器件,光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）,图1-12 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号 b)伏安特性,又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。因此目前在高压大功率的场合。,电力电子高级工培训课程,2 典型全控型器件,门极可关断

19、晶闸管在晶闸管问世后不久出现。20世纪80年代以来，电力电子技术进入了一个崭新时代。典型代表门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。,电力电子高级工培训课程,典型全控型器件引言,常用的典型全控型器件,电力MOSFET,IGBT单管及模块,电力电子高级工培训课程,电力晶体管,电力晶体管（Giant TransistorGTR，直译为巨型晶体管）。耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction TransistorBJT），英文有时候也称为Power BJT。应用20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管，但目前又大多被IGBT和电力MOSFE

20、T取代。,术语用法：,电力电子高级工培训课程,电力场效应晶体管,电力MOSFET的种类按导电沟道可分为P沟道和N沟道。耗尽型当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道。增强型对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道。电力MOSFET主要是N沟道增强型。,电力MOSFET的结构和工作原理,电力电子高级工培训课程,绝缘栅双极晶体管,两类器件取长补短结合而成的复合器件Bi-MOS器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar TransistorIGBT或IGT）GTR和MOSFET复合，结合二者的优点。1986年投入市场，是中小功率电力电子设备的主导器件。继续

21、提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位。,GTR和GTO的特点电流驱动，通流能力很强（呈压降），开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。MOSFET的优点电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单，通态呈电阻。,电力电子高级工培训课程,其他新型电力电子器件,1、MOS控制晶闸管MCT2、静电感应晶体管SIT3、静电感应晶闸管SITH4、集成门极换流晶闸管IGCT5、功率模块与功率集成电路,电力电子高级工培训课程,电力电子器件器件的保护,1 过电压的产生及过电压保护2 过电流保护3 缓冲电路,电力电子高级工培训课程,1 过电压的产生及过电压保护,外因过电

22、压：主要来自雷击和系统操作过程等外因操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起雷击过电压：由雷击引起内因过电压：主要来自电力电子装置内部器件的开关过程换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后，电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压。关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。,电力电子装置可能的过电压外因过电压和内因过电压,电力电子高级工培训课程,过电压的产生及过电压保护,过电压保护措施,图1-34过电压抑制措施及配置位置F避雷器D变压器静电屏蔽层C静电感应过电压抑制电容RC1阀侧浪涌过电压抑制用RC电路RC2阀侧浪涌过电压抑制用

23、反向阻断式RC电路RV压敏电阻过电压抑制器RC3阀器件换相过电压抑制用RC电路RC4直流侧RC抑制电路RCD阀器件关断过电压抑制用RCD电路,电力电子装置可视具体情况只采用其中的几种。其中RC3和RCD为抑制内因过电压的措施，属于缓冲电路范畴。,电力电子高级工培训课程,2、过电流保护,过电流过载和短路两种情况保护措施,同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分 区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。,图1-37过电流保护措施及配置位置,电力电子高级工培训课程,过电流保护,全保护：过载、短路均

24、由快熔进行保护，适用于小功率装置或器件裕度较大的场合。短路保护：快熔只在短路电流较大的区域起保护作用。对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或全控型器件，需采用电子电路进行过电流保护。常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节，响应最快。,快熔对器件的保护方式：全保护和短路保护两种,电力电子高级工培训课程,3 缓冲电路,关断缓冲电路（du/dt抑制电路）吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。开通缓冲电路（di/dt抑制电路）抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。复合缓冲电路关断缓冲电路和开通缓冲电路的结合。按能量的去向分类法：耗能式缓冲电路和馈能式缓

25、冲电路（无损吸收电路）。通常将缓冲电路专指关断缓冲电路，将开通缓冲电路叫做di/dt抑制电路。,缓冲电路(Snubber Circuit)：又称吸收电路，抑制器件的内因过电压、du/dt、过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。,电力电子高级工培训课程,IGBT为主体，第四代产品，制造水平2.5kV/1.8kA，兆瓦以下首选。仍在不断发展，与IGCT等新器件激烈竞争，试图在兆瓦以上取代GTO。GTO：兆瓦以上首选，制造水平6kV/6kA。光控晶闸管：功率更大场合，8kV/3.5kA，装置最高达300MVA，容量最大。电力MOSFET：长足进步，中小功率领域特别是低压，地位牢固。功率模块和功率集

26、成电路是现在电力电子发展的一个共同趋势。,当前的格局:,电力电子高级工培训课程,二、整流电路,1 单相可控整流电路2 三相可控整流电路,电力电子高级工培训课程,2.1 单相可控整流电路,2.1.1 单相半波可控整流电路 2.1.2 单相桥式全控整流电路 2.1.3 单相全波可控整流电路 2.1.4 单相桥式半控整流电路,电力电子高级工培训课程,2.1.1单相半波可控整流电路,图2-1 单相半波可控整流电路及波形,带电阻负载的工作情况,变压器T起变换电压和电气隔离的作用。电阻负载的特点：电压与电流成正比，两者波形相同。,(Single Phase Half Wave Controlled Rec

27、tifier),电力电子高级工培训课程,2.1.2单相桥式全控整流电路,带阻感负载的工作情况,u,图2-6 单相全控桥带阻感负载时的电路及波形,假设电路已工作于稳态，id的平均值不变。假设负载电感很大，负载电流id连续且波形近似为一水平线。u2过零变负时，由于电感L极大,晶闸管VT1和VT4并不关断。至t=+a 时刻，VT2和VT3两管导通。VT2和VT3导通后，VT1和VT4承受反压关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上，此过程称换相，亦称换流。,电力电子高级工培训课程,2.1.2单相桥式全控整流电路,带电阻负载的工作情况,图2-5 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形,工

28、作原理及波形分析VT1和VT4组成一对桥臂，在u2正半周承受电压u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。VT2和VT3组成另一对桥臂，在u2正半周承受电压-u2，得到触发脉冲即导通，当u2过零时关断。,电路结构,(Single Phase Bridge Contrelled Rectifier),a 角的移相范围为180。,电力电子高级工培训课程,2.1.4单相桥式半控整流电路,电路结构 单相全控桥中，每个导电回路中有2个晶闸管，1个晶闸管可以用二极管代替，从而简化整个电路。如此即成为单相桥式半控整流电路。(DT1,VD4),(DT1,VD2),(DT3,VD2),(DT3,VD4),d,

29、半控电路输出电压与全控电路在电阻负载时的工作情况相同。,电力电子高级工培训课程,2.1.4 单相桥式半控整流电路,单相桥式半控整流电路的另一种接法,相当于把图2-5a中的VT3和VT4换为二极管VD3和VD4，这样可以省去续流二极管VDR，续流由VD3和VD4来实现。,图2-5 单相全控桥式带电阻负载时的电路及波形,图2-11 单相桥式半控整流电路的另一接法,电力电子高级工培训课程,2.2 三相可控整流电路引言,交流测由三相电源供电。负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、容易滤波。基本的是三相半波可控整流电路，三相桥式全控整流电路应用最广。,电力电子高级工培训课程,2.2.1三相半波可控整流电

30、路,电路的特点：变压器二次侧接成星形得到零线，而一次侧接成三角形避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起共阴接法。,图2-12 三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及a=0时的波形,1)电阻负载,自然换流点：二极管换相时刻为自然换相点，是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，即a=0。自然换流点,t=30,电力电子高级工培训课程,2.2.1三相半波可控整流电路,a=0时的工作原理分析,变压器二次侧a相绕组和晶闸管VT1的电流波形，变压器二次绕组电流有直流分量。晶闸管的电压波形，由3段组成。,a=30的波形 特点：负载电流处于连续和断续之间的临界状态。a3

31、0的情况 特点：负载电流断续，晶闸管导通角小于120。,电力电子高级工培训课程,2.2.2三相桥式全控整流电路,三相桥是应用最为广泛的整流电路,共阴极组阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1，VT3，VT5）,共阳极组阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4，VT6，VT2）,图2-17 三相桥式全控整流电路原理图,导通顺序：VT1VT2 VT3 VT4 VT5VT6,电力电子高级工培训课程,2.2.2三相桥式全控整流电路,（2）对触发脉冲的要求：按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依次差60。共阴极组VT1、VT3、VT5的脉冲依次差120，共阳极组VT4、VT6、VT2也依次

32、差120。同一相的上下两个桥臂，即VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2，脉冲相差180。,三相桥式全控整流电路的特点,（1）2管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共阳极组各1，且不能为同1相器件。,电力电子高级工培训课程,a60时 当电感足够大的时候，id的波形可近似为一条水平线。,2.2.2三相桥式全控整流电路,2)阻感负载时的工作情况,a=0,a=30,电力电子高级工培训课程,图2-18 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=0时的波形,电力电子高级工培训课程,图2-19 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=30 时的波形,电力电子高级工培训课程,图2-20 三相桥式全控整流电路带电阻

33、负载a=60 时的波形,电力电子高级工培训课程,图2-21 三相桥式全控整流电路带电阻负载a=90 时的波形,电力电子高级工培训课程,三、逆变的概念,1)什么是逆变？为什么要逆变？,逆变（Invertion）把直流电转变成交流电，整流的逆过程。逆变电路把直流电逆变成交流电的电路。有源逆变电路交流侧和电网连结。应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等。无源逆变电路变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，将在第5章介绍。对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。,电力

34、电子高级工培训课程,四直流-直流变换器,直流-直流变换器也称为斩波器，通过对电力电子器件的通断控制，将直流电压断续地加到负载上，通过改变占空比改变输出电压平均值。直流-直流变换器主要有如下几种基本型式：1.降压直流-直流变换器(Buck Converter)2.升压直流-直流变换器(Boost Converter)3.降压-升压复合型直流-直流变换器(Buck-Boost Converter)4.丘克直流-直流变换器5.全桥式直流-直流变换器(Full Bridge Converter),电力电子高级工培训课程,五交-直-交变换器,交-直-交变换器就是把工频交流电先通过整流器整流成直流，而后再

35、通过变换器，把直流电逆变成为频率可调的交流电。交-直-交变换器可分为电压型和电流型。SPWM型变换器是给逆变器固定的直流电压，通过开关元件有规律的导通和关断，得到由宽度不同的脉冲组成的电压波形，削弱和消除某些高次谐波，得到具有较大基波分量的正弦输出电压。,电力电子高级工培训课程,电力电子技术应用中的一些问题,1 变换器的保护1.1 过压保护 引起过压的原因(1)操作过电压：由拉闸、合闸、快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。(2)浪涌过压：由雷击等偶然原因引起，从电网进入变换器的过压。(3)电力电子器件关断过电压：电力电子器件关断时产生的过压。(4)在电力电子变换器-电动机调速

36、系统中，由于电动机回馈制动造成直流侧直流电压过高产生的过压。也称为泵升电压。,电力电子高级工培训课程,自动控制基本概念,自动控制：是在人为规定的目标下，没有人的直接参与，系统能自动地完成规定的动作，而且能克服各种干扰。系统：是由一些部件所组成的，用以完成一定的任务。环节：是由控制系统中的一个部件或一些部件组成的系统中的某一部分。任务是完成系统工作过程中的局部过程。反馈控制：是这样一种控制过程，它能够在存在扰动的情况下，力图减小系统输出量与参考输入量之间的偏差。,电力电子高级工培训课程,自动控制系统的分类,一、按控制系统结构特点分类1闭环控制系统（反馈控制系统）2开环控制系统3复合控制系统二、按

37、给定量的特点分类1定值控制系统2随动系统3程序控制系统二、按被控制量的特点分类1连续控制系统（被控量连续可调）2顺序控制系统（控制量是开关量，按预先确定的时间顺序或逻辑关系进行控制）,电力电子高级工培训课程,闭环控制系统的基本元件,1给定元件给出与希望的被控量相对应的系统输入量（给定量）2比较元件把检测反馈元件检测的被控量实际值的反馈量与给定元件给出的给定量进行比较，求出他们之间的偏差信号。3放大校正元件对偏差信号进行放大与运算，校正输出一个按一定规律变化的控制信号，以提高系统的稳态性能和动态性能。4执行元件根据放大校正元件单元的输出信号产生一个具有一定功率并能够被被控对象接受的控制量，使被控

38、量与希望趋于一致。5被控对象(被控设备)自动控制系统中需要进行控制的设备或生产过程，它接受控制量，输出被控量。6检测反馈元件对被控量进行检测并输出反馈量。如果这个物理量是非电量，一般再转换为电量。,电力电子高级工培训课程,自动控制系统的信号,1给定量（输入量）给定元件的输出信号，实际输入到系统的输入量。2反馈量检测反馈元件的输出信号，与被控量成某种函数关系，一般是成比例关系。3偏差信号它是由给定量和反馈量进行比较，由比较元件产生。4控制量执行元件输出信号，作用于被控对象的信号。通常是具有一定功率，并且能够被被控对象接受的一种物理量。5被控量（输出量）它是系统要求实现自动控制的物理量，是系统的输

39、出量。6扰动量它往往是外部扰动信号，影响被控量的控制精度，使被控量偏离希望值。,电力电子高级工培训课程,自动调速系统,电力电子高级工培训课程,开环控制系统框图,电力电子高级工培训课程,闭环控制系统,电力电子高级工培训课程,闭环控制系统方框图,电力电子高级工培训课程,闭环控制系统组成,电力电子高级工培训课程,单闭环有静差调速系统,电力电子高级工培训课程,（）带电流截止负反馈调速系统,电力电子高级工培训课程,（）电压负反馈直流调速系统,电力电子高级工培训课程,直流电动机转速负反馈无静差调速系统,电力电子高级工培训课程,双闭环直流电动机调速系统,电力电子高级工培训课程,双闭环系统起动过程分析,电力电子高级工培训课程,双闭环系统起动过程分析,电力电子高级工培训课程,单结晶体管触发电路,电力电子高级工培训课程,三极管通用型三相PWM型逆变器主电路,电力电子高级工培训课程,直流电动机调速系统,电力电子高级工培训课程,三相桥式整流电路,电力电子高级工培训课程,三角波触发电路,电力电子高级工培训课程,感谢大家,Thank you for your attention!,